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L: Scenari idrologici (Hydro-CH2018) 1/6
Deflussi medi di grandi bacini imbriferi
Sommario
Le mappe mostrano le variazioni del deflusso medio mensile, stagionale e annuale per i tre scenari di
emissione RCP2.6, RCP4.5 e RCP8.5 per i tre periodi 2020–2049, 2045–2074 e 2070–2099 rispetto al
periodo di riferimento 1981–2010. L’attenzione si concentra sul deflusso dei grandi bacini imbriferi, la maggior
parte dei quali ha una superficie > 1000 km2 . I deflussi dei bacini di medie dimensioni sono trattati dalla mappa
L01, mentre i bacini alpini fortemente glaciali dalla mappa L03. Va notato che l’approccio metodologico delle
tre mappe è diverso.
Autori: Massimiliano Zappa1 , Florian Lustenberger1 , Rolf Weingartner2 , Alain Bühlmann2 , Regula Mülchi3
1 Istituto federale di ricerca WSL, Idrologia di montagna e movimenti di massa, Zürcherstrasse 111, CH-8903 Birmensdorf
2 Atlante idrologico della Svizzera, Hallerstrasse 12, CH-3012 Berna
3 Università di Berna, Istituto di geografia, Hallerstrasse 12, CH-3012 Berna
1 Introduzione e il modello altimetrico digitale si è attinto alle stati-
stiche riguardanti la superficie nazionale dell’Ufficio
Il clima globale sta cambiando. Negli ultimi decenni le
federale di statistica (GEOSTAT) (versione 1992/97).
concentrazioni di gas serra emessi dall’attività umana
Le misurazioni della neve utilizzate provengono dal
sono cresciute a un ritmo sempre maggiore, portando
sistema di misurazione e informazione intercantona-
con sé un aumento globale della temperatura [1] con
le (IMIS) e dall’Istituto WSL per lo studio della neve
effetti conseguenti sulla criosfera. Contemporanea-
e delle valanghe (SLF) [10]. Infine, l’Ufficio federa-
mente stanno cambiando anche le condizioni delle
le dell’ambiente (UFAM) ha fornito dati sui deflussi
precipitazioni [2]. Si prevede che le precipitazioni au-
giornalieri per la calibrazione e la convalida del model-
menteranno in inverno e diminuiranno in estate ([1]
lo. Prima del loro uso, i dati meteorologici sono stati
vedi mappa K01), influenzando direttamente il deflus-
interpolati spazialmente con una regressione dipen-
so. In effetti, i volumi del deflusso estivo di vari bacini
dente dall’altitudine e un’interpolazione dipendente
imbriferi sono già diminuiti negli ultimi quarant’anni
dalla distanza [6].
[3]. In Svizzera si prevedono quindi bassi volumi di
deflusso o addirittura scarsità d’acqua, soprattutto in L’estensione futura dei ghiacciai è stata calcolata con
estate. L’Altopiano centrale sarà probabilmente più col- il metodo sviluppato da Zekollari et al. [11] e pre-
pito che la regione alpina [4]. Gli scenari di deflusso cedentemente utilizzato da Brunner et al. [4] per la
sono importanti per poter valutare meglio e soprattutto modellizzazione del deflusso (vedi anche la mappa
in modo quantitativo i cambiamenti di questa risorsa. L04).
I dati CH2018 [2] sono stati utilizzati come input per
la modellizzazione del futuro deflusso medio. Ciò ha
2 Dati e metodi richiesto il ridimensionamento delle risposte dei mo-
delli climatici al livello delle stazioni (vedi «Daily Local»
Per la presente mappa L02, i deflussi medi dei grandi
in CH2018). In totale sono state utilizzate 39 catene
bacini imbriferi sono stati simulati con il modello PRE-
di modelli, basate sugli scenari di emissione RCP2.6,
VAH (Precipitation-Runoff-EVApotranspiration-HRU re-
RCP4.5 e RCP8.5 (vedi tabella 1). Questa selezione
lated hydrological Model). È stata utilizzata la versione
Testo esplicativo ©Atlante Idrologico della Svizzera, Bern 2021 – 1
di modelli è leggermente più limitata di quella della
del modello spazialmente esplicito con una risoluzione
mappa L01, in quanto sono necessarie variabili ag-
di 200 m · 200 m [5]. I parametri del modello sono stati
giuntive (come il vento) per calcolare l’evaporazione,
precedentemente calibrati, convalidati e regionalizzati
che non sono disponibili in tutti i modelli climatici.
per la Svizzera negli studi di Viviroli et al. [6], Viviroli
et al. [7] e Köplin et al. [8]. A partire da questi, è stato Le simulazioni del deflusso si riferiscono a quattro
compilato un set completo di parametri a griglia con periodi: periodo di riferimento (1981–2010), futuro
una risoluzione spaziale di 2 km · 2 km, già utilizzato prossimo (2020–2049), futuro medio (2045–2074) e
precedentemente da Bernhard e Zappa [9] e Speich et futuro remoto (2070–2099). L’intervallo di confidenza è
al. [5]. Per l’interpolazione spaziale è stato utilizzato il stato derivato dalle simulazioni delle catene di modelli
metodo Kriging. I parametri PREVAH sono stati presi appartenenti ad un RCP.
da questo set.
Come input per i modelli sono stati utilizzati i valori del-
3 Risultati
le precipitazioni, della temperatura, dell’umidità relati-
va, della radiazione globale e del vento in prossimità Indipendentemente dalla regione e dallo scenario di
del suolo di stazioni rappresentative di MeteoSvizzera emissione, i risultati indicano un aumento del deflusso
durante il periodo 1975–2016. I dati meteorologici in inverno e in primavera, e una sua diminuzione in
sono stati interpolati spazialmente utilizzando una re- estate e in autunno. Per tutti e tre gli RCP, i deflussi
gressione dipendente dall’altitudine e un’interpolazio- medi annui sul periodo di 30 anni tendono a diminuire
ne dipendente dalla distanza [6]. Per l’utilizzo del suolo verso la fine del secolo. Tuttavia, questa tendenza è
www.atlanteidrologico.ch
2/6 L: Scenari idrologici (Hydro-CH2018) Tabella 1. L’insieme dei modelli degli scenari climatici CH2018 è il risultato di diverse catene di modelli (simulazioni). Si tratta di una sequenza di modelli climatici globali (GCM) e regionali (RCM), avviati sulla base condizioni iniziali (init) in parte diverse. Il testo di accompagnamento per la mappa K01 o K02 fornisce una panoramica di tutti i modelli disponibili in CH2018. Nella metà destra della figura sono contrassegnati ( ) i modelli presi in considerazione nel presente studio per calcolare le statistiche d’insieme (mediana, minima, massima), suddivisi secondo gli scenari di emissione (RCP) e la loro risoluzione spaziale (0.11◦ o 0.44◦ ). Il confronto di questa tabella con la stessa di altre mappe (K01/K02, L01, L03 e L04) rivela le differenze nelle serie di modelli considerati. tabella elaborata sulla base di [2].
Deflussi medi di grandi bacini imbriferi 3/6
meno pronunciata se confrontata con i cambiamenti 4 Indicazioni per l’interpretazione e l’uso
stagionali.
Quando si utilizza la mappa è necessario tenere conto
Nei principali bacini imbriferi alpini del Rodano e del- delle seguenti note:
l’Inn, l’influsso della neve e, in particolare, dello scio- le proiezioni idrologiche si basano su una lunga catena
glimento dei ghiacciai diminuisce nel corso del 21◦ di modelli di diverso tipo. Ciò include gli scenari di
secolo. Abbinato alla diminuzione delle precipitazioni emissione, la risposta risultante dei modelli climatici
estive (Mappa K01), questo porta ad una diminuzione e i modelli idrologici. Ogni modello di questa catena
del deflusso in estate; questo effetto è più pronunciato contiene delle incertezze. Di questo fatto si è per
alla fine del secolo e nello scenario RCP8.5. Tra di- un certo grado tenuto conto utilizzando, come base
cembre e maggio gli scenari mostrano generalmente per la modellizzazione idrologica, un alto numero di
un aumento del deflusso. modelli climatici e tre scenari di emissione. È però
Lungo l’Aar, gli stessi cambiamenti di deflusso si pre- stato utilizzato un solo modello idrologico: l’uso di altri
senta nel corso superiore a quello inferiore entro fine modelli idrologici potrebbe potenzialmente portare a
secolo: un aumento del deflusso invernale a causa risultati diversi. Tuttavia, un confronto con altri studi
delle temperature più elevate e un leggero aumento (vedi mappa L01) ha mostrato un buon accordo tra i
delle precipitazioni, con una contemporanea diminu- segni dei segnali di cambiamento.
zione del deflusso estivo per mancanza di precipita- Poiché ogni simulazione climatica rappresenta una
zioni (K01) e, soprattutto verso fine secolo, un ridotto sola evoluzione del clima futuro, e ogni modello è
scioglimento dei ghiacciai. Sebbene verso fine secolo, strutturato in modo leggermente diverso, è importan-
in base a RCP8.5, il deflusso mensile massimo nel te notare che le singole simulazioni rappresentano
corso inferiore del fiume si verifichi ancora a inizio una sola possibilità sull’insieme totale. Pertanto, si
estate, questi cambiamenti di deflusso si traducono raccomanda di considerare l’intero insieme del mo-
in una dicotomia con deflussi mensili elevati simili tra dello (intervallo di confidenza) e di utilizzare medie a
dicembre e giugno, e deflussi mensili bassi tra luglio lungo termine (ad esempio, periodi di 30 anni). Que-
e novembre. È degno di nota il fatto che i deflussi sto permette una stima della robustezza dei risultati
mensili più bassi non si verifichino più in inverno, ma e una riduzione dell’influsso della variabilità climatica
sempre più spesso – a seconda del RCP e del pe- interna. La mappa mostra quindi non solo la mediana
riodo considerato – in estate. Lo stesso andamento di tutte le esecuzioni del modello – chiamata anche
è evidente anche nel corso superiore, più influenza- «stima media» – ma pure le stime minime e massime
to dalle Alpi. È il caso, ad esempio, dell’Aar a Thun. dell’insieme. Queste servono come indicatore di robu-
Poiché qui l’influsso dello scioglimento dei ghiacciai stezza, mostrando quanto accordo c’è tra le singole
è relativamente alto, il drammatico ritiro dei ghiacciai, esecuzioni dei modelli. I minimi e i massimi di L02
soprattutto sotto RCP8.5, comporta un drastico calo non possono essere confrontati direttamente con quel-
dei deflussi da luglio a settembre. Lo stesso vale per il li delle mappe delle precipitazioni e delle temperature
corso superiore e inferiore della Reuss e della Limmat. (K01, K02), dove sono raffigurati i percentili del 5% e
Lungo il Reno, in linea di principio, si può osservare lo del 95%. Questo è dovuto al fatto che nel complesso
stesso andamento come per l’Aar. erano disponibili meno modelli per la modellizzazione
del deflusso e perciò i percentili non possono essere
Anche nel caso del Reno a Basilea, che drena tutto determinati in modo robusto.
il versante settentrionale delle Alpi e quindi compren- La gamma di tutti gli scenari di deflusso dei grandi
de bacini idrografici alpini, prealpini e dell’Altopiano, bacini imbriferi può essere considerata come il poten-
i cambiamenti sopra descritti sono ancora una volta ziale approvvigionamento idrico futuro per ogni pe-
evidenti in tutta la loro chiarezza: un aumento della riodo scelto. Tuttavia, poiché gli scenari di deflusso
portata in inverno, portate più precoci in primavera e del periodo di riferimento (simulazioni di deflusso con
una diminuzione delle portate in estate. È interessan- dati meteorologici CH2018) si discostano in singoli
te notare che dal periodo 2020–2049 in poi, in tutti casi in modo maggiore o minore dalle simulazioni di
gli scenari di emissione, il deflusso minimo mensile controllo dello stesso periodo (simulazioni di deflusso
si sposta dall’inverno all’estate. Nel complesso, per i con dati meteorologici misurati) e queste a loro vol-
grandi bacini imbriferi che comprendono bacini alpini, ta si discostano in modo maggiore o minore dai dati
prealpini e dell’Altopiano, le variazioni dei deflussi me- misurati effettivamente in quel intervallo di tempo, è
di mensili e annuali entro la fine del secolo, nell’ambito necessario prestare attenzione quando si considerano
di tutti i RCP, sono meno pronunciate in termini per- i valori assoluti degli scenari di deflusso [mm]. Uno
centuali rispetto ai bacini imbriferi della regione alpina. dei motivi è che l’influenza dei laghi nei grandi bacini
Ciò è dovuto principalmente al fatto che le zone alpine imbriferi è stata presa in considerazione nel modello
sono maggiormente influenzate dalle temperature più idrologico solo in modo approssimativo, rappresentan-
elevate (K02) e dall’influsso che queste hanno sullo do i laghi come serbatoi mono-lineari. Non sono state
scioglimento della neve e dei ghiacciai (vedi anche implementate le dighe per la regolamentazione del
L04). livello dei laghi. Altre ragioni fondano nelle incertezze
nell’intera catena di modelli e nei dati effettivamente
misurati. Pertanto, occorre piuttosto considerare le
variazioni tra gli scenari.
www.atlanteidrologico.ch4/6 L: Scenari idrologici (Hydro-CH2018)
5 Esempio di applicazione Q [ mm ], Bacino: CH-0121, Anno
Aare – Untersiggenthal, Stilli
La mappa L02 mostra 25 stazioni per le quali sono © HADES
(Dati e analisi: WSL)
disponibili scenari di deflusso. Per accedere ai due 1200
grafici che illustrano il possibile sviluppo futuro del
deflusso, è necessario cliccare su una delle località e 1000
poi sul link «Scenari di deflusso». 800
La prima scheda «Regime di deflusso» mostra i de-
flussi mensili. È possibile confrontare il regime per i 600
diversi periodi e scenari di emissione. Per una miglio-
400
re visione d’insieme, le singole curve o l’intervallo di
confidenza possono essere visualizzate o nascoste 200
utilizzando le caselle di controllo nella legenda. Inol-
tre, è possibile cambiare l’unità dell’asse y da valori 0
assoluti [mm] a valori relativi [%]. Infine, lo scenario di 1981– 2010 2020 – 2049 2045 – 2074 2070 – 2099
emissione o il periodo di tempo desiderato può essere RCP2.6
selezionato nel menu a tendina in centro, sopra al RCP4.5
grafico. La figura 1 mostra l’andamento dei deflussi
RCP8.5
medi mensili fino alla fine del 21◦ secolo utilizzando
l’esempio dell’Aar a Untersiggenthal secondo lo sce-
nario di emissione RCP8.5. Mentre è da prevedere Figura 2. Aar–Untersiggenthal, Stilli: Variazione dei
una diminuzione dei deflussi nei mesi estivi, i deflussi deflussi annuali fino alla fine del 21◦ secolo,
aumentano leggermente in quelli invernali. suddivisione secondo i tre scenari di emissioni
RCP2.6, RCP4.5 e RCP8.5
Q [ mm ], Bacino: CH-0121, RCP8.5
Aare – Untersiggenthal, Stilli © HADES
(Dati e analisi: WSL)
ne del deflusso, sono riassunti per il bacino imbrifero
150
scelto. Queste informazioni possono essere utilizzate
per interpretare gli scenari di deflusso. Le cifre indi-
cano, per l’esempio sopra riportato, un aumento delle
100 precipitazioni invernali combinato con temperature più
elevate (maggiore deflusso in inverno) e meno precipi-
tazioni in estate (minore deflusso in estate). Già ora
50 l’area glaciale di questo bacino è di solo circa 1.5% ed
è quindi di importanza minore.
Infine, è possibile confrontare l’andamento spaziale
0 delle variazioni di deflusso per bacini di dimensioni
G F M A M G L A S O N D simili. Per fare questo, selezionare «Bacini imbriferi»
nella barra laterale sinistra in corrispondenza di L02 e
1981 – 2010 RCP2.6
definire il bacino imbrifero desiderato utilizzando il me-
2020 – 2049 RCP4.5
nu a tendina. Selezionare poi lo scenario di emissione,
2045 – 2074 RCP8.5 il periodo di tempo, ecc. desiderati nella barra laterale
2070 – 2099 destra. La figura 3 mostra i relativi cambiamenti nel
deflusso primaverile fino alla fine del 21◦ secolo se-
Figura 1. Aar–Untersiggenthal, Stilli: Andamento dei condo lo scenario di emissione RCP8.5 per i bacini
regimi di deflusso fino alla fine del 21◦ secolo, idrografici con una dimensione di circa 3250 km2 . Per
secondo lo scenario d’emissione RCP8.5, iniziando i bacini idrografici puramente alpini (Rodano, Reno) è
con il nero (periodo di riferimento) passando dal blu da prevedere un aumento del deflusso. Questa ten-
(2035) e al giallo (2060) per terminare con il verde denza non può essere osservata per i bacini idrografici
(2085) dell’Aar e della Reuss, poiché la loro proporzione a
basse quote è maggiore e quindi il cambiamento nello
Nella seconda scheda «Deflussi medi» è possibile scioglimento della neve in primavera è relativamente
confrontare lo sviluppo temporale dei deflussi medi poco significativo.
dei singoli mesi, delle stagioni o dei deflussi annua-
li per i tre scenari di emissione. La figura 2 mostra
che il deflusso medio annuale della stazione tende a
diminuire leggermente. La diminuzione dei deflussi
estivi e l’aumento dei deflussi invernali si annullano
praticamente a vicenda.
Nella terza scheda, «Dati di base», gli scenari delle
precipitazioni, della temperatura e dei ghiacciai, che
sono stati presi in considerazione per la modellizzazio-Deflussi medi di grandi bacini imbriferi 5/6
Figura 3. Variazioni relative dei quantitativi di deflusso in primavera secondo lo scenario RCP 8.5. Sono
rappresentati i bacini con una superficie di circa 3250 km2 : Rodano a Sion, Aar a Bern-Schönau, Reuss a
Mellingen e Reno a Domat/Ems (dal basso a sinistra a destra).
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